3 _Ecología_y_ecosistemas

Vista previa del material en texto

3. ECOLOGIA Y ECOSISTEMAS 
3.1 DEFINICION DE TERIVlINOS 
La ecologla es la rama de la ciencia que trata de explicar que plantas y anima­
les viven en un determinado espacio; como obtienen la materia y la energfa 
que necesitan para vivir; las relaciones existentes entre las plantas y los anima-
lies entre sf y con su ambiente fisico; y por ultimo trata de explicar los cam­
bios que sufrira este dinamico sistema de vida con el tiempo. 
La palabra ecologfa viene de' dos palabras griegas: oikos, que significa "casa" 
o "Iugar para vivir", y logos que significa "estudio de". Literalmente, enton­
ces, ecologfa es el estudio de los organismos en su casa;es el estudio de la es­
tructura y funcion de la naturaleza, ode que organismos y grupos de organis­
mos se encuentran en la naturaleza y como .funcionan e interactuan entre sl 
ycon el ambiente fisico. \ 
Ecosistema 0 sistema ecologico es el nombre dado a una comunidad de 
seres vivos que interactuan entre sf V con el ambiente fisico. Un ecosis­
tema puede ser un planeta, un bosque tropical, una laguna, un oceano, un palo 
en descomposicion, un charco de agua en una roca. Un ecosistema es un area 
can unos 1 [mites a traves de los cuales se puede medir una entrada y una sali­
da de materia y relacionarla a uno 0 mas factores ambientales. Los 1 [mites 
alrededor deecosistemas son arbitrarios y se seleccionan segun su convenien­
cia para estudiar cada ,sistema. 
Todos los ecosistemas del planeta conforman junto con sus interacciones la 
maxima unidad de vida 0 ecosistema planetario lIamado la ecosfera 0 bios­
fera. La ecosfera incluye todas las formas de vida y las relaciones que las 
unen. Como se ve en la Figura 11, la tierra se puede dividir en tres regiones 
estericas interconectadas: la atmosfera, la hidrosfera y la litosfera. La ecosfera, 
a esfera de la vida, se encuentra dentro de estas tres areas esfericas; consiste 
de tres zonas de vida: (1) encima una capa de atmosfera util de rio mas de 11 
kilometros de altura; (2) alrededor un suministro limitado de agua que soporta 
vida en rlOS, lagos, oceanos, dep6sitos subterraneos yen la atmosfera; y (3) 
debajo, una capa delgada de suelo, minerales y rocas quealcanza una profun-
AnI, Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia). No. 60, 1985. ,37 
didad de unos pocos miles de metros hacia el interior de la tierra. Esta capa 
delgada de vida contiene los bloques de construccion necesarios para la vida 
como son: agua, minerales, ox(geno, carbon, fosforo, nitrogeno V otros qui­
micos. 
La ecosfero 0 biosfero es 10 zona 0 eSfera en 10 tierra donde exis'ten e . 
interoctuan todos los seres vivos 
FIGURA 1.1. Delimitacion de 10 Ecosfera 
38. Ans. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia). No. 60.1985. 
! 
i 
; 
.i 
Todo en la ecosfera se relaciona V es interde~endiente: el aire avuda a purifi­
car el agua V mantiene las plantas V los ani males vivos; el agua mantiene plan­
tas V animales vivos V avudan a renovar el aire, V el suelo mantiene plantas V 
animales vivos V avuda a purificar el agua. la ecosfera es un sistema de una 
eficiencia V estabilidad admirables, pues de no ser aSI la vida se extinguiria. 
Hoy dfa se empieza a entender que desequilibrar la ecosfera en un lugar crea 
efectos impredecibles V a veces indeseables en otros lugares del ecosistema. 
EI objetivo de la ecolog fa es encontrar como ise relaciona todo en la ecosfera; 
los humanos pueden utilizar este conocimiento para vivir dentro de las leves 
naturales V no como los conquistadores de la riaturaleza. 
3.2 ESTRUCTURA DEL ECOSISTEMA . I 
Un ecosistema siempre sa compone de dos p~rtes fundamentales: la viviente 
y la no viviente. La parte abiotica (no vivientE}) incluve una fuente externa de 
energia, varios factores ffsicos tales como viento, calor V todas las sustancias 
qu fmicas esenciales para la vida. La parte biotica (viviente) se puede dividir 
en productores de alimentos V en consumidores. Los consumidores a su vez 
se dividen en macroconsumidores (animales) y en descomponedores 0 micro­
consumidores (principalmente bacterias V horigos). La Figura 12 presenta una 
descripcion mas detail ada de los componentes del ecosistema en forma esque­
matica con los flujos energeticos V de materiales. 
3.3 FACTORES LlMITANTES DE LOS ECO~ISTEMAS: CLiMA Y SUELO 
La supervivencia de un organismo depende de facto res qu {micos (suelo) tales 
como la disponibilidad de dioxido de carbone, ox (geno, nitrogeno, fosforo,y 
sodio; y de factores fisicos (clima) tales como temperatura, luz, precipitacion 
V humedad. Todo ser vivo se ve afectado por la accion combinada de muchos 
de tales factores V cada organismo tiene un cierto range de tolerancia a sus 
variaciones. Sin embargo, demasiado 0 muv poco de un factor en particular 
puede destruir un organismo 0 limitar su numero y distribucion. Puede haber 
demasiada 0 muv poca humedad; temperatura muv alta 0 muv baja; mucha 
luz 0 muv poca; muchos minerales disueltos Em el suelo 0 muv pocos; pero el 
ecosistema resultante sera diferente para cada caso. . 
EI clima es el promedio de las condiciones aJmosfericas sobre un perfodo de 
tiempo relativamente largo. Los compone:ntes principales del clima son: 
promedio anual de la cantidad de luz V su distribucion por estaciones, la tem­
peratura la lIuviosidad V la humedad. En un resumen muv simplificado las 
distribu~iones climaticas son el resultado de las distribuciones termicas de la 
energ fa solar. EI acoplamiento del sol con losl movimientos de la tierra produ­
ce corrientes oceanicas V vientos predominantes. Estos a su vez son los fac­
tores predominantes para la distribucion de las lIuvias V el calor sobre varias 
partes de la tierra. i 
\ ! 
EI clima se modifica local mente por un numero de facto res, especial mente 
las montanas V la proximidad de una gran masa de tierra a un cuerpo grande 
Ans. Fac. NaL Minas. Medellin (Colombial. No. 60.1985. 39 
a 
a 
f-
Todo en la ecosfera se relaciona y es interdependiente: el aire ayuda a purifi­
car el agua y mantiene las plantas y los ani males vivos; el agua mantiene plan­
tas y animales vivos y ayudan a renovar el aire, y el suelo mantiene plantas y 
animales vivos y ayuda a purificar el agua. La ecosfera es un sistema de una 
eficiencia y estabilidad admirables, pues de no ser aSI la vida se extinguirfa. 
Hoy dia se empieza a entender que desequilibrar la ecosfera en.un lugar crea 
efectos impredecibles y a veces indeseables en otros lugares del ecosistema. 
EI objetivo de la ecolog fa es encontrar como se relaciona todo en la ecosfera; 
los humanos pueden utilizar este conocimiento para vivir dentro de las leyes 
naturales y no como los conquistadores de la naturaleza. 
3.2 ESTRUCTURA DEL ECOSISTEMA 
Un ecosistema siempre se compone de dos partes fundamentales: la viviente 
y la no viviente. La parte abiotica (no viviente) incluye una fuente externa de 
energia, varios factores ffsicos tales como viento, calor y todas las sustancias 
quimicas esenciales para la vida. La parte biotica (viviente) se puede dividir 
en productores de alimentos y en consumidores. Los consumidores a su vez 
se dividen en macroconsumidores (ani males) y en descomponedores 0 micro­
consumidores (principal mente bacterias y hongosl. La Figura 12 presenta una 
descripcion mas detallada de los componentes del ecosistema en forma esque­
matica con los flujos energeticos y de materiales. 
3.3 FACTORES LlIVlITANTES DE LOS ECOSISTEMAS: CLiMA V SUELO 
La supervivencia de un organismo depende de factores qu imicos (suelo) tales 
como la disponibilidad de dioxido de carbono, ox {gen~, nitrogeno, fosforo,'V 
sodio; y de factores fisicos (clima) tales como temperatura, luz, precipitacion 
y humedad. Todo ser vivo se ve afectado por la accion combinada de muchos 
de tales facto res y cada organismo tiene un cierto rango de tolerancia a sus 
variaciones. Sin embargo, demasiado 0 muy poco de un factor en particular 
puede destruir un organismo 0 limitar su numero y distribucion. Puede haber 
demasiada 0 muy poca humedad;temperatu ra muy alta 0 muy baja; mucha 
luz a muy poca; muchos minerales disueltos en el suelo 0 muy pocos; pero el . 
ecosistema resultante sera diferente para cada caso. 
EI clima es el promedio de las condiciones atmosfericas sobre un perfodo de 
tiempo relativamente largo. Los componentes principales del clima son: 
promedio anual de la cantidad de luz y su distribucion p~r esta.cion;~, la tem­
peratura, la lIuviosidad y la humedad. En un res.um~n n;uy s,~pl,!,cado las 
distribuciones climaticas son el resultado de las dlstnbuclones termlcas de la 
energia solar. EI acoplamiento del sol con los movimientos de la tierra produ­
ce corrientes oceanicas y vientos predominantes. Estos a su vez son los fac­
tores predominantes para la distribucion de las lIuvias y el calor sobre varias 
partes de la tierra. 
EI clima se modifica localmente p~r un numero de facto res, especial mente 
las montanas y la proximidad de una gran masa de tierra a un cuerpo grande 
An;. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60,1985. 39 
I I 
.. 
.; ,; 
o E-,­
.. 2 
",0.. 
:> .. 
.. 0.. ,­- "~ ~ 
,~ 2 
~ .. 
-; " z .. 
o 
e 
<I).... 
III 
rJ) 
o 
o 
W 
c 
::> 
<I) 
"0 
rJ) 
o 
o 
II> 
-0 
m 
!J) 
<I)... 
c: 
<I) 
c 
,0 
Q. 
e 
8 
II> 
o 
..J , 
t\I 
Ans. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60,1985.,40 
de agua. A causa de su mayor altitud, las Imontanas tienden a ser mas frias y 
can vientos mayores que los valles adyacen'tes; adem as las montanas afectan 
directamente las formas de, distribucion de las lIuvias. EI aire que golpea las 
rnontanas se enfrfa y tiende a desprender algo del agua que contiene en forma 
de precipitacion antes de que cruce la montana; de esta manera el lade de la 
montana que da cara al viento es mas humedo que el otro lado. Los oceanos, 
lagos y otros cuerpos de agua tienden a modificar el clima porque el agua abo 
sorbe calor en gran des cantidades y 10 deja escapar lentamente, moderando de 
esta manera las temperaturas de las areas terrestres cercanas, 
EI suelo es uno de los recursos mas vita"es ~ del que mas se abusa.' EI suelo 
es la interfase entre la litosfera y todas las plantas vivientes que crecen en'su 
superficie. Casi todos los suministros de vegetales, frutas, carne, lana, algodon, 
madera, papel y muchos otros recursos vienen, directa 0 indirectamente, de 
esta asombrosa alfombra delgada de vida. EI suelo es una mezcla compleja de 
minerales (compuestos inorganicos), compuestos organicos, organismos vi­
vos, aire y agua. Su cuerpo dinamico cambia siempre en respuesta al clima, 
la vegetacion, la topografia local, el material rocoso que 10 origina, edad, y el 
usa y abuso humano. II 
I 
La materia circula continuamEmte del sueld a las plantas y de estas al suela. 
Las plantas obtienen agua y varios nutrientes qu fmicos 0 minerales del suelo; 
cuando las hojas y las ramas mueren caen al suelo; all i millones de bacterias, 
hongos, lombrices, artropodos, ciempies, termitas y otros organismos que vi~ 
ven en las capas superficiales del suelo descomponen las hojas y raicillasy de· 
jan escapar sus minerales para que los utilken otras plantas. ' , 
EI suelo no es una capa unica sino que se c6mpone de varias capas lIamadas 
horizontales que se pueden observar al cavar un apique. La mayor parte de 
los suelos maduros tienen tres capas: la capa superior se llama horizonte A 
y consiste de desperdicios frescos de las plantas, hojas y ramitas, una subcapa 
de humus (compuesta. de materia organica descompuesta y de algun material 
inorganicoJ, y otra subcapa que contiene Imateriales minerales ,insolubles. 
A veces este horizonte tambien se llama zona de disoluci6n porquea medida 
que el agua atraviesa esta capa disuelve lei mayor parte de los materiales 
inorganicos solubles. La cantidi:ld y tipo del componentes organicos e inorga­
nicos en el horizonte A determina fertilidad del suelo. Cuando se remueven 
los arboles y arbustos esta valiosa capa del suelo superficial se lava 0 se la lieva 
el viento. ' , I! . 
EI subsuelo u horizonte B se encuentra de~ajo delhorizonte A.Cotitiene 
particulas finas de materiales inorganicos, tales como arcilla, que se han lavado 
del horizonte A, mas algunos minerales finamente divididos originados de la 
raca inferior. Debido a que esta zona recibe' material inorgfmico del horizon­
te A se Ie conoce como zona de deposicion. Como este horizonte B tiene 
poca materia organica, no puede mantener vida vegetal si el horizonte A se ha 
erosionado. Por ultimo la base u horizonte C contiene pedazos de roea pro-
Ans, Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60,1985. 41 
de agua. A causa de su mayor altitud, las montanas tienden a ser mas frias y 
can vientos mayores que los valles adyacentes; ademas'las montafias afectan 
directamente las formas de distribuci6n de las lIuvias. EI aire que golpea las 
Illontanas se enfrfa y tiende a desprender algo del agua que contiene en forma 
de precipitacion antes de que cruce la montana; de esta manera el lade de la 
montana que da cara al viento es mas humedo que elotro lado. Los ocean os, 
lagos y otros cuerpos de agua tienden a modificar el clima porque el agua ab­
sorbe calor en grandes cantidades y 10 deja escapar lentamente, moderandode 
esta manera las temperaturas de las areas terrestres cercanas. 
EI suelo es uno de los recursos mas vita-Ies y del que mas se abusa. EI suelo 
es Ja interfase entre la litosfera y todas las plantas vivientes que crecen en'su 
superficie. Casi todos los suministros de vegetales, frutas, carne, lana, algod6n, 
madera, papel y muchos otros recursos vienen, directa 0 indirectamente, de 
esta asombrosa alfombra del gada de vida. EI suelo es una mezcla compleja de 
minerales (compuestos inorganicos), compuestos organicos, organismos vi~ 
vas, aire y agua. Su cuerpo dinamico cambia siempre en respuesta al clima, 
la vegetaci6n, la topografla local, el material rocoso que 10 origina, edad, y el 
usa y abuso humano. 
La materia circula continuamente del suelo a las plantas y de estas al suelo. 
Las plantas obtienen agua y varios nutrientes qu (micos 0 minerales del suelo; 
cuando las hojas y las ramas mueren caen al suelo; all i millones de bacterias, 
hongos, lombrices, artr6podos, ciempies, termitas y otros organismos que vic 
ven en las capas superficiales del suelo descomponen las hojas y raicillasy de­
jan escapar sus minerales para que los utilicen otras plantas. 
EI suelo no es una capa (mica sino que se compone de varias capas lIamadas 
horizontales que se pueden observar al cavar un apique. La mayor parte de 
los suelos maduras tienen tres capas: la capa superior se llama horizonte A 
y consiste de desperdicios frescos de Iqs plantas, hojas y ramitas, una subcapa 
de humus (compuesta, de materia organica descompuesta y de algun material 
inorganicol, y otra subcapa que contiene materiales minerales jnsolubles. 
A veces este horizonte tambien se llama zona de disolucion porque a medida 
que el, agua atraviesa esta capa disuelve la mayor parte de los materiales 
inorganicos solubles. La cantidad y tipo de componentes organicos e inorgfl­
nicos en el horizonte A determina fertilidad del suelo. Cuando se remueyen 
los arboles y arbustos esta valiosa capa del suelo superficial se lava 0 se la lIeva 
el viento. 
EI subsuelo u horizonte B se encuentra debajo del horizonte A. Contiene 
partfculas finas de materiales inorganicos, tales como arcilla, que se han lavado 
del horizonte A, mas algunos minerales finamente divididos originados de la 
raca inferior. Debido a que esta zona recibe material inorgfmico del horizon­
te A sele conoce como zona dedeposici6n. Como este horizonte B tiene 
poca materia organica, no puede mantener vida vegetal si el horizonte A se ha 
erosionado. Por ultimo la base u horizonte'C contiene pedazos de raca pro-
Ans, Fac. Nal. Minas, Medell in (Colombia). No. 60, 1985. 41 
r
I 
venientes de la roca original los cuales se han obtenido por procesos propios 
de meteorizacion. 
. Es mucho 10 que no se sabe sobre la historiainicial de la tierra, y el conoci­
miento de su interior esta muy lejos de estar definido. Pero bay cierta buena 
evidencia de que la superficie terrestre fue en un tiempo una masa de material 
fundido. Dentro de esta masa fundida los elementos mas pesados tales como 
el hierro y el n fquel se precipitaron al fondo, y los mas livianos permanecieron 
flotando. Lentamente esta masa 1 fquida se enfri6, y a medida que 10 hizo sus 
elementos componentes iguales se aglomeraron formando cristales - la silice 
forma cristales de cuarzo - 0 se agruparon para formar minerales mas comple­
jos como la mica y la hornblenda. 
Sobre la mayor parte de la superficie terrestre inicial la agrupacion de crista­
les tom6 la forma de granito. EI granito ordinariamente contiene pocos de los 
elementos necesarios para la vida - siendo el potasio uno de ellos - y es un am­
biente pobre para la vida vegetal. Pero esta del gada capa de granito yacia 
sobre una fundaci6n inestable de roca fundida. A medida que esta masa fun­
dida se enfriaba y se contra fa, se formaron montanas. y en algunos lugares se 
abrieron inmensas hendiduras a traves de las cuales ascendio la roca fundida 
para formar capas de lava sobre las capas externas de roca liviana. Las peque­
nas hendiduras se lIenaron con el material para formar venas en la roca. En 
algunos casos, los metales interiores se vaporizaron y se solidificaron en estas 
venas, y el agua en ebullici6n ascendio desde el interior para depositar en las 
hendiduras los elementos que lIevaba .en soluci6n. De esta manera, algunas 
partes de la superficie terrestre se volvieron ricas en minerales raros que fueron 
regalos del interior de la tierra. En muchas partes del mundo, donde se ob­
servan fuentes termales hirviendo en la superficie, estefen6meno continua su­
cediendo. 
Las concentraciones de minerales si se hubiesen dejado tranquilas no habrian 
suministrado un area muy amplia con los elementos esenciales de la vida. 
Pero las fuerzas i de la naturaleza estan trabajando constantemente para que­
brar las rocas y esparcirlas sobre la superficie terrestre: aire, agua y sol, todos 
hacen su trabajo. EI aire suministra dioxido de carbono; la Jluvia absorbe este 
gas del aire para formar acido carbonico; a traves 'de los anos este acido di­
suelve lentamente los minerales mas solubles de las rocas, dejando agujeros 
por donde el agua puede penetrar. EI sol calienta las caras expuestas de la 
roca" expandiendolas y reventandolas, produciendo espacio para mas agua. 
Cuando el agua se congela se expande, de tal manera que durante el tiempo 
frio las hendiduras se amp I ian y algunas veces se quiebran bloques gigantes 
de roca. De esta manera la roca empieza a desintegrarse tan pronto como se 
halla expuesta a facto res externos y esta desintegracion continua hasta que las 
pequeiias particulas pasan a formar el suelo. Gran parte de este suelo yace en 
el lugar donde se produjo, pero una buena porcion se esparce a 10 largo y a 10 
ancho de la tierra por otras fuerzas de la naturaleza. 
. 42 Ans.Fac. Nal. Minas, MedellIn (Colombia), No. 60,1985. 
I 
I 
, 
EI viento y el agua corriente barren los fragmentosde roca de las colinas los 
golpean contra otras rocas expues~a~, los trituran en pedazos mas pequeAos, 
ya veces los transportan muchos ~llometroslpara dejarlos como sedimentoen 
v?!les 0 en los lechos de lagos y oceanos. EI agua transporta minerales en solu­
c.,on, alguno~ de los, c.uales se .sedim~n.tan formando nuevas rocas (sedimenta­
nas)" O,rganlsmos vlvlentes mlcroscoplcos absorben minerales de estas solucio­
n.es I,quldas y los convierten en solidos dentro de sus cuerpos. A traves de los 
siglos sus restos. se han depositado para for'mar vastos depositos de caliza y 
fosfatos. Postenorn;e~te, a traves de los mo:vimientos de la corteza terrestre, 
algunos de estos depositos se han levantado por encima del nivel del agua 
• I ' 
Se est~m~ que n.o hay kilbmetro cuadrado de la superficie terrestre que no ten. 
ga algun mgredl.ente de todas las otras partes de Ja tierra a causa de la accion 
del agua y el vlento. Pero a pesar de todo ,este proceso de mezcla, el suelo 
generalmente toma la mayor parte de su contenido mineral de la roca en la 
cual se apoya., Cuando la roea es rica en ciertos minerales como la caliza 
generalmente el sue!o proporciona un ambieryte rico para la ~ida; pero otra~ 
rocas~ como el granlto 0 el cuarzo, que ofrece poco al imento minera I la vida 
supenor encuentra un ambiente mucho menos propicio. " 
P?r .ultimo n~ se debe olvidar la accion de las plantas en la formacion del suelo 
fertll. Los Ilquenes, el musgo y los helechos se asientan en la roca desnuua 
donde pu~den sobrevivi~ con muy poca hum~dad. Estas plantas secretan aci: 
dos que dlsuelven los mmerales de las rocas, y de esta manera crean un lecho 
que puede absorber humedad y suministrar alimento y soporte para plantas 
mayo res. Las.plantas espa~cen sus rafces en el suelo fijandolo allugar y en 
muchos la aCClon de ,las ralces ayuda al proc::eso de meteorizacion de las ro­
cas, ':, 
La clorofila de las hojas verdes es la unica sustancia en fa naturaleza que tie­
ne el poder de controlar energfa solar y combinarla con los elementos del aire 
e! agua, y las !ocas para formar el tejido viviente. Este tejido vegetal se con: 
vle:te en,el. allmento que sustenta toda la vida animal, y es la base para la ma' 
tena or~amca q~e es la parte esencial del suelo productivo. De esta manera, 
el trabaJo creatlvo de las plantas, es la primera etapa para darle fertilidad al 
suelo. Cuando las plantas mueren forman una esponja que absorbe la hume. 
dad. l!ls~ctos, lombrices y otros animales cavan el suelo para obtener alimen­
to organ/co, en este pro<:eso 10 mezclan completamente y loenriquecen con 
sus r~stos; el producto fmal es el suelo con los tres horizontes mencionados 
antenormente. 
3.4 FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS 
~ara ~u. supervive~cia el hombre 0 cualquiera otra forma de vida en una forma 
slmpflflcada :equle~e ~e una en!rada cas} cortinua de energia y de materia­
les 0 sustanc"as qu Imlc~s. Un arbor ~e~lbe su energia del sol,mientras que 
otros se!es VIVOS la. r~clben en el summlstro ide alimentos. Recibir energ fa 
y matena no es suflclente para mantener un organismo vivo; se debe presen-
Ans, Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No, 60,1985. 43 
EI viento y el agua corriente barren los fragmentosderoca de las colinas, los 
golpean contra otras rocas expuestas, los trituran en pedazos mas pequenos, 
y a veces los transportan muchos kil6metros para dejarlos como sedimentoen 
valles 0 en los lechos de lagos y oceanos. EI agua transporta minerales en solu­
cion, algunos de los cuales se sedimentan formando nuevas rocas (sedimenta­
rias). Organismos vivientes microsc6picos absorben minerales de estas solucio­
nes liquidas y los convierten en s61idos dentro de sus cuerpos. A traves de los 
siglos sus restos se han depositado para formar vastos dep6sitos de caliza y 
fosfatos. Posteriormente, a traves de los movimientos de la corteza terrestre, 
algunos de estos depositos se han levantado por encima del nivel del agua. 
Se estima que no hay kil6metro cuadrado de la superficie terrestre que no ten­
ga algun ingrediente de todas las otras partes de la tierra a causa de la acci6n 
del agua y el viento. Pero a pesar de todo este proceso de mezcla, el suelo 
generalmente toma la mayor parte de su contenido mineral de la roca en la 
cual se apoya. Cuando la roca' es rica en ciertos minerales, como la caliza, 
generalmente el suelo proporciona un ambiente rico para la vida; pero otras 
rocas, como el granito 0 el cuarzo, que ofrece poco alimento mineral, la vida 
superior encuentra un ambiente mucho menos propicio. 
Por ultimo no se debe olvidar la acci6n de las plantas en la formaci6n del suelo 
fertil. Los I fquenes, el musgo y los helechos se asientan en la roca desnutla, 
don de pueden sobrevivir con muy poca humedad. Estas plantas secretan aci­
dos que disuelven los minerales de las rocas,y de esta manera crean un lecho 
que puede absorber humedad y suministrar alimento y soporte para plantas 
mayores. Las plantas esparcen sus rafces en el suelo fijandolo al lugar y en 
muchos la acci6n de las raices ayuda al proceso de meteorizaci6n de las ro­
cas. 
La clorofila de las hojas verdes es la (mica sustancia en la naturaleza que tie­
ne el poder de controlar energ fa solar y combinarla con los elementos del ai re, 
el agua, y las rocas para formar el tejido" viviente. Este tejido vegetal se con­
vierte en el alimento que sustenta toda la vida animal, y es la base para la ma­
teria organica que es la parte esencial del suelo productivo. De esfa manera, 
el trabajo creativo de las plantas, es la primera etapa para darle fertilidad al 
suelo. Cuando las plantas mueren forman una esponja que absorbe la hume­
dad. Insectos, lombrices y otros animales cavan el suelo para obtener alimen­
to organico, en este proceso 10 mezclan completamente y 10 enriquecen con 
sus restos; el producto final es el suelo con los tres horizontes mencionados 
anteriormente. 
3.4 FUNCIONAIVlIENTO DE LOS ECOSISTEMAS 
Para su supervivencia el hombre 0 cualquiera otra forma de vida en una forma 
1 simplificada requiere de una entrada casi continua de energfa y de materia­
lies 0 sustancias qufmicas. Un arbol recibe su energia del sol, mientras que 
otros seres vivos la reciben en el suministro de alimentos. Recibir energia 
y materia no es suficiente para mantener un organismo vivo; se debe presen-
An.. Fac, Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60, 1985. 43 
r
ftar un flujo de energia (calor) V materia degradada proveniente de un orga· , 
hismo, 0 de otra manera sucumbiria en su propio desecho de calor V de mao 
teria. Para permanecer vivo un organismo las entradas V salidas de materiales i 
Vde energfa se deben mantener en equilibrio (Figura 13). 
ENTRADA SISTEMA SALIDA 
. ~ 
Sociedad 
Energia acumula 
(organismo) 
de una via 
0 
Sociedad de 
despilfarro 
Materia de 
desperdicio en 
el Aire, Agua 
y Suelo 
G;;> 
t 
daI 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
IMateria I 
Este sistema trata de maximizar el flujo de energia y materiales 10 cual se puede lograr solo con fuentes 
inagotables de minerales y energia. 
FIGURA 13. La Sociedad de Despilfarro como Sistema Abierto 
Los organismos no viven aislados como va se ha visto en la estructura de los 
ecosistemas. Los seres vivos obtienen la materia V la energia por interaccion 
con el ambiente fisico V con otros seres vivos. Para los ani males esto se llama 
respirar; beber, comer V reproducirse. A .los niveles de los ecosistemas V de la 
ecosfera la vida depende del flujo de energfa porque de acuerdo ala segunda 
lev de la termodinamica (un sistema tiende espontanemanete hacia un mayor 
desorden 0 entropia) la energia nunca se puede reciclar completamente. A me~ 
dida que la energia fluve a traves de un organismo, comunidad, ecosistema, 0 
de la ecosfera, siempre se degrada en calidad hacia una forma menos util de 
energfa. 
.La vida a los niveles de ecosistemas V ecosfera depende del reciclaje de la mao 
teria'o de las sustancias quimicas V no del flujo en una'sola via. EI flujode 
energia se utiliza para reciclar la materia como se resume en la Figura 14. Las 
sustancias qu imicas se deben reciclar en la ecosfera porque no hay cantidades 
significativas de .materia que entran 0 salen de la tierra V porque, de acuerdo a 
la lev de la conservacion de la materia, esta no se puede crear 0 destruir. La 
supervivencia de las especies en los ecosistemas V en la ecosfera exige que cier· 
tas formas esenciales de la materia tales como agua, carbono, ox fgeno, nitro· 
geno V f6sforo se reciclen. 
44 . Ans. Fac. Nal. Minas, Medell(n (Colombia), No. 60,1985. 
-.. . -.::..... 
" 
La vida en la tierra depende del reciclaje de elementos crfticos V del flujo de 
energfa en una sola via a traves de la ecosfera. . 
, 
, 
FIGURA 14. Ciclosde Elementos V Flujo de Energfa. 
3.5 ENEAGIA SOLAR Y FLUJO GLOBAL DE ENERGIA 
EI sol es la fu~nte de ener~ ~a que mantiene toda la vida en ia tierra; esta ubi­
cada ~ 150 miliones de kl!ometros de la tierra; un ravo de luz solar tarda 
aproxlmadamente ocho mlnutos para Ilegar a la tierra a una velocidad de 
300.000 km/s. EI sol sU,mini.stra la' energfa necesaria para el calentamiento de 
la tierra V para la fotoslntesls de las plantas que a su vez suministran los com­
puestos organicos que alimentan toda la vida. I 
EI sol se com~one basicamente de una gran masa de hidrogeno a una tempe­
ratura por enclma de los 1~0 millones de grados centigrados; bajo tales tem­
peraturas V a grandes preslOnes cuatro nucleos de atomos de hidr6geno se 
Ans. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60,1985. . 45 
IS 
S 
a 
a 
" 
). 
La vida en la tierra depende del reciclaje de elementos criticos y del flujo de 
energia en una sola via a traves de la ecosfera. 
FIGURA 14. Ciclosde Elementos y Flujo de Energfa. 
3.5 ENEAGIA SOLAR Y FLUJO GLOBAL DE ENERGIA 
EI sol es la fuente de energ fa que mantiene toda la vida en la tierra; esta ubi­
cada a 150 millones de kilometros de la tierra; un rayo de luz solar tarda 
aproximadamente ocho minutos para lIegar a la tierra a· una velocidad de 
300000 km/s. EI sol suministra la'energla necesaria para el calentamiento de 
la tierra y para la fotosfntesis de las plantas que a su vez suministran los com­
puestos organicos que alimentan toda la vida. 
EI sol se compone basicamente de una gran masa de hidrogeno a una tempe­
ratura por encima de los 100 millones de grados centfgrados; bajo tales tem­
peraturas y a grandes presiones cuatro nucleos de atomos de hidr6geno se 
Ans. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60,1985. . 45 
3 ~
-
f
.... ·
.. :
~
~
__,
-
:
~
~
_
~
·
_
~
w
~
~
_
.._,;~ 
.~" .:
~~~_,
 ..~ 
ro
b.
) 
CD
 
(1
) 
" 
0:
. 
(I
) 
V
 
W
 
i 
.
­
» p: f' " '" z !!. 	
P
ri
m
e
r 
N
i v
el
 T
rO
tic
o 
. 
S
eg
un
do
 N
iv
el
T
ro
fic
o 
T
er
ce
r 
N
iv
el
T
ro
fic
o 
C
ua
rt
o 
N
iv
e 
I 
T
ro
fic
o
 
P
ro
d
u
ct
o
re
s 
(p
la
n
la
s
) 
C
on
su
liu
do
re
s 
P
ri
m
a
­
C
on
su
m
id
or
es
 S
e 
-
C
on
su
m
id
or
es
 T
e
r­
:!:
: 
~
. 	
ri
o
s 
(h
e
rb
iv
o
ro
s
) 
cu
nd
ar
io
s 
(c
ar
ni
vo
re
s)
 
ci
a
ri
o
s 
(c
ar
ni
vo
ro
s 
su
pe
ri
or
es
) 
.'" :!:: a ~ 3" o Q.. o 0­ ~ z ? m ,0 CD (Xl ~ 
F
IG
U
R
A
 1
6.
 
U
na
 C
ad
en
a 
A
li
m
en
ti
ci
a 
.....
. """ 
D
e
s
c
o
m
p
o
n
e
d
a
re
s
 
3.6 FLUJO DE EI\IERGIA EN LOS ECOSISTEMAS 
En general el flujo de energia a traves de un ecosistema es el estudio de quien 
se come 0 descompone a quien, segun se esquematiza en la Figura 16. Esta 
secuencia se llama una cadena de alimento 0 cadena de energia. Los dive.rsos 
niveles de productores (plantas) y consumidores(herbivoros, carn ivoros y 
descomponedores) en una cadena de alimentos se lIaman niveles tr6ficos" (del 
griego trophikos para nutrici6n 0 alimento). 
" " 
EI primer nivel tr6fico en un ecosistema siempreconsiste de productores 0 
plantas verdes (y alguna bacteria que hace fotos intesis). Los herb ivoros 0 
comedores de plantas, representan el segundo nivel tr6fico. Debido a que es­
tos son los primeros organismos quese alimentan de otros organismos, muchas 
veces reciben el nombre de consumidores primarios.· EI tercer nivel tr6fico 
son los carn (voros que se alimentan de herb ivoros, los cuales se lIamari:con· 
sumidores secundarios. Los carn ivoros superiores en una cadena alimenticia 
son los animales que se alimentan deotros animales. Estos representan el 
cuarto y a veces el quinto nivel tr6fico y a menudo se lIaman consumidores 
terciarios y cuaternarios, respectivamente. Cuando plantas y ani males a cual­
quier nivel tr6fico mueren, sus cuerpos se descomponen por la acci6n de 
los organismos descomponedores, 0 microconsumidores. Algunos organismos 
comen de mas de un nivel.tr6fico y reciben el nombre de omn ivoros (el hom· 
bre). 
Solamente el 10 por ciento de laenergia quimica disponible se transfiere y 
almacena en forma uti I en el siguiente nivel tr6fico; em otras palabras se de· 
" grad a y pierde cerca del 90 por ciento de la energ(a. Este porcentaje de trans· 
ferencia de energia se llama eficiencia ecol6gica 0 eficiencia de la cadena ali 
alimenticia. La Figura 17 muestra una pinlmide energetica donde se ve una 
degradaci6n de la energfa uti!. Hay dos conceptos muy importantes que emer· 
gen de las ideas sobre las cadenas de alimentos. Primero, toda la vida y todas 
las formas de alimentaci6n empiezan con la luz solar y las plantas verdes. 
Segundo, entre mas corta sea la cadena de alimentos menos energia uti I se 
pierde. "Lo cual significa que una gran poblaci6n se puede alimentar mas Nicil· 
mente utilizando cadenas corta!> de alirnentaci6n. 
EI concepto de la cadena de alimentos es muy simple pero da una descripci6n 
imprecisa de 10 que realmente pasa en el ambiente. Muchos ani males se ali­
mentan de diferentes tipos de comidas al mismo nivel tr6fico. Ademas, los 
omn ivoros como el hombre, oso y ratas pueden comer plantas y animales de 
diferentes niveles tr6ficos. Todas estas relaciones en un ecosistema producen 
10 que se llama una telarafia alimenticia que reemplaza una serie ideal de cade· 
nas alimenticias. 
La productividad bruta prima ria es la que producen las plantas a traves de la 
fotos intesis. Se estima que la eficiencia bruta primaria para la ecosfera com· 
pleta en un periodo de un ano es de 0,2 por ciento; en otras palabras cerca 
48 Ans. Fac. Nal. Minas. Medellin (Colombia), No. 60, 1985. 
0 
0 
'" 
.. ­...... 
~ 0 0 
~'~ ~ 
e "- e 
~ ~ :J 
C " ...
01"­
U 
I 
o 
o 
o 
o 
I 
Ans. Fac. Nal. Minas, Medell(n (Colombia), No. 60, 1985. 
~45 0 E .. 0e 0 
o ";: 
0 ..,~ 0 " .., ".!!
0 ;: 00
0 '0 u~ en ~~ .. ~ ..g
Q... 
0 
-.. ...C .... .., ,.. c .:!I 
..,.. 
..,.. 
"e 
o 
0.. 
"0 " o 
o .. ...., .. 
"s 0o " 
" e 0 
~o 
'0~ ..~ .. 
~ q 
o e & a: -g E ." zo ~ 
0 
u 
':';: 
-(I.) 
C'... 
(I.) 
c:: 
I.LI 
<U 
'0 
E 
-0... 
a. 
r.! 
<t 
0: 
::::> 
(!) 
i:i: 
49 
~
 
1 
·.! 
• 
"
"
­
<
,
.
.
.
.
,
.
.
"
"
'
·
"
"
'
"
'
"
"
"
_
.
,
_
"
"
"
"
"
'
_
"
"
.
,
,
,
~
v
_
_
>
~
_
·
,
·
,
.
.
,
.
.."
"'_
,...
...,
., _
_
,_
_
_
_
_
~
.
,
 
» iil ."
 
r '" z !!!. s: s· .2l s: I:l ~ ;­ 3 e. 0 3 C" E
 
z !' Ol
 
P
 
(0
 
()
) !11
 
N
u
m
e
ra
 d
e 
O
r9
0
n
 ts
 m
as
 
_
_
_
_
_
•_
_
_
_
_
_
_
 
_
_
_
~
_
.
_
~
_
~
~
.
~
....
~
_
,
_
w
"
"
"
"
'
,
.
 
.
"
'
_
,
~
~
.
,
.
.
.
'
"
<
'
'
'
'
'
...
"
'
'
~
~
,
,
,
.
,
.
,
_
 
C
an
su
m
ld
o
re
s 
T
e
rc
ia
ri
o
. 
O
u
co
O
lp
cu
d
o
r.
.
(b
u
m
a
"o
s
) 
C
o
n
su
m
;d
o
re
 s
 
P
ri
m
a
ri
o
s
 
ho
op
la
nC
lo
n 
J 
:0
 .
~
:
':;'
-:.
': ~
 
-:::
.: 
"'1
5i'
 0;
;'::
: 
-
-
~
o
 
.&,
,-,
:"j
!f,
.~:
-:
/../
.1
'I
:"
:~
.~
: 
P
ro
d
u
c
to
re
s
 
. 
1
1
 
I 
• 
: 
(W
o
p
lo
n
C
lo
n
) 
»-
.-
)~
~.
~
 
~
 ~
.
~
~
.
 
~f
fc
: 
ve
l 
fr
a
fi
c
o
 
(I
n 
k
il
o
c
a
lo
ri
a
.)
~0
:>
.~
/!
f!
!O
-
...../
 
A
··
··
.<r
r. ~
\.
 
P
i 
ra
m
id
e
 d
e 
P
lr
a
m
id
e
 d
e 
E
n
e
rg
fo
 
-
-
-
-
-
­
n
u
m
e
ra
s
 
F
IG
U
R
A
 1
7.
 P
ir
a
m
id
e
 
E~
er
g~
tj
co
 
I:>
­
-0
 
50 
del 99,8 de la energia que reciben las plantas al nivel del piso terrestre es cap­
turada p~r ella,s.. Aun aSl, la cantidad tot~1 de energfa capturada y convertida 
en energla qu Imlca por las plantas es mas de 40 veces la cantidad total de 
combustibles y energ.ia nuclear usada por los humanos cada ano. La veloci­
dad a la cual las plantas producen alimentos 0 energia qu imica se llama 
productividad primaria y se obtiene sustrayendo la velocidad a la cual las 
plantas utilizan energia para mantenerse vivas (velocidad de respiracion) de 
la productividad bruta primaria. La produccion neta primaria es maxima para 
desembocaduras, pantanos y bosques tropicales y se estima que del total de 
energ ia recibida por la tierra. en la. parte exterior de la atmosfera solo el 
0,0023% se procesa en la fotosfntesis. Pero estos lugares no se deben cultivar 
porque esa producci6n es optima para el tipo devegetacion que existe all r y 
porque al cultivarla se afecta el equilibrio del sistema ecologico con conse­
cuencias imprevistas. . . 
Una regia ecologica basica es que las cosechas se pueden obtener productiva­
mente en ecosistemas que en un estado natural tienen un numero relativamen­
grande de plantas simi lares a las plantas que se quieren cosechar. Ya que la 
mayor parte de las cosechas son pastos 0 pareddas a estos, la mayor parte de 
la agricultura se realiza en pastizales 0 en bosques madereros que se han despe­
jado. . . . . . 
3.1 CICLOS QUIMICOS EN LOS ECOSISTEMAS 
La vida en terminos qu (micos se puede resumir en seis palabras' - carbon~, 
hidrogeno, ox {gen9, l1.itr6geno, fosforoy azufre - quecomponen el 95% de 
la vida. Los ciclos gaseosos, en los que la atmosfera .es el deposito principal, 
incluyen el del carb61l,.oxigeno y nitr6geno. Los ciclos sedimentarios mueven 
materiales de la tierra al oceano y de regreso e incluyen fosforo, azufre, calcio, 
magnesio y potasio. EI cicio hidrologico es el del agua y se presenta en el ca­
pitulo sobre recursos hfdricos. A continuaci6n se detallan los ciclos del OX!­
geno, carbono,nitr6geno y fosforo~ 
Cicio del oXlgeno y carbona gaseosos. EI carbon es el bloque basico de cons­
truccion para las grandes' moleculas necesarias para la vida. Las plantas obtie­
nen el ca~bono del dioxido de carbona (C02) que forma el 0,03 por ciento 
de la atmosfera y una cantidad aun mayor de dioxido de carbona esta disuel­
ta en las aguas que cu bren las dos terceras partes de la superficie terrestre. Las 
plantas utilizan la energia solar para combinar C02 con agua (H20) y formar 
hidrocarburos tales como glucosa. 
EI proceso general de fotosintesis de las plantas verdes se' puede resumir co­
mo: 
energia solar 
(di6xido + Agua ... Azucares + ox fgeno 
de carbono (glucosa) 
+ 
Ans. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60, 1985. 
Una vez que la glucosa y otros compuestos organicos sehan formado, muchos 
de ellos se descomponen de nuevo para formar CO:z.. y H20.por medio de la 
respiracion aer6bica de las c(Hulas vegetales y de los animales que consumen 
dichas plantas. Este proceso de resP!raci6n que proporciona la energia que las 
plantas y animales necesitan para vivir, se puede resumir como sigue: 
Azucares + ox(geno-di6xido + Agua + energ(a 
(glucosa) de carbona 
+ 6 H20 + 670 kcal . 
Los procesos de fotosintesis y respiraci6n consisten de un gran numero de 
reacciones qu {micas diferentes (80 a 100) en cadena. De las reacciones dadas 
se puede observar como la respiraci6n es exactamente el proceso opuesto al 
proceso de fotosfntesis. De esta manera, la fotosintesis y fa respiracion actuan 
en conjunto en un cicio para circular el carbono y el oxfgeno en varias formas 
qu imicas a travesde los ecosistemas. 
A traves de millones de arios una pequefia fracci6n del material organico de 
plantas y animales muertos se ha salido fuera del cicio primario y convertido 
a traves de procesos geologicos de la corteza terrestnien combustibles fosiles 
(carbon, petroleo y gas natural) y las formaciones de rocas carbonaceas (tales • 
como calizas y corales). Estos combustibles fosiles, que'se han tomadomillo­
nes de arios eli su formaci6n, representan un almacenamientotemporal de la 
ei1ergia solar en una forma muy util. Desde la revolucion industrial,se han 
venido quemando los combustibles f6siles desprendiendo el.carb6n, hidroge­
no y ox fgeno que regresa a la atm6sfera como CO 2 Y H2 O. Una vez que se 
han utilizado estas formas de energfa se han ido por siempre y las reservas de 
combustibles fosi les baratos se agotaran en unas pocas decadas. 
Cicio del Nitr6geno Gaseoso. A medida que la poblacion continua creciendo, 
la disponibilidad de Nitr6geno se convierte cada vez en un factor limitante 
mayor. Muchas funciones esencialesdel cuerpo requieren moleculas que con­
tienen nitr6geno, tales como protefnas, acidos nuch~icos, vitaminas, enzimas 
y hormonas. . 
Aunque el nitrogeno (N2) forma hasta el 78 por ciento de la atmosfera te­
rrestre por volumen,la mayor parte de his plantas y animales no 10 pueden 
usar en esta forma gaseosa. Afortunadamente, existe un cicio natural para con­
vertir y recircular nitr6geno en la forma y lugar correctos. EI nitr6genoga­
seoso (N2) se convierte en sales s61idas de nitratos por la acci6n de bacterias, 
algas azules-verdosas, y los nodulos de ciertas leguminosas. Estosnitratos se 
disuelven facilmente en el agua del suelo y son tomados por las ra(ces de las 
plantas. Las ·plantas convierten los nitratos en grandes moleculas de protel­
nas que contienen nitr6geno y otras moleculas de nitr6geno organico que son 
necesarias para la vida. 
Cuando los animales se alimentan de plantas, algunas de estas moh~culas pro­
tefnicas nitrogenadas se transfieren a estos animales y eventualmente a otros 
Ans. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60, 1985. 51 
http:energ.ia
Una vez que la glucosa y otros compuestos organicos se han formado, muchos 
de elias se descomponen de nuevo para formar C02..Y H20.por medio de la 
respiracion aerobica de las celulas vegetales y de los animales que consumen 
dichas plantas. Este proceso de respiraci6n que proporciona la energia que las 
plantas y animales necesitan para vivir, se puede resumir como sigue: 
Azucares + ox (geno ------1odioxido, . +. Agua + energfa 
(glucosa} . de carbona 
+ . 6 H20 +670 kcal 
Los procesosde fotosfntesis y respiracion consisten de un gran numero de 
reacciones qu fmicas diferentes (80 a 100) en cadena. De las reacciones dadas 
5e puede observar como la respiracion es exactamente el proceso opuesto al 
proceso de fotosfntesis. De esta mariera, la fotosintesis y la respiracion actuan 
en conjunto en un cicio para circular el carbona y el oxfgeno en varias formas 
quimicas a traves de los ecosistemas. . , 
A traves de millonesde aiios una pequena fraccion del material organico de 
plantas y animales muertos se ha salido fuera del cicio primario y convertido 
a traves de procesos geologicos de la corteza terrestre en combustibles fosiles 
(carbon, petrol.eo y gas natural) y las formaciones de rocas carbon.keas (tales 
como calizas y corales). Estos combustibles fosiles, que'se han tomado millo­
ries de aiios en su formacion, representan un almacenamientotemporal de la 
ehergia solar en una ·forma muy util. Desde la revolucion industrial,se han 
venido quemando los combustibles fosiles desprendiendo el.carbon, hidroge­
no y ox (geno que regresa a la atmosfera como CO 2 Y H2 O. Una vez que se 
han utilizado estas form as de energia se han ido por siempre y las reservas de 
combustibles fosiles baratos se agotaran en unas pocas decadas. 
Cicio de" Nitr6geno (3a5eoso. A medida que la poblacion continua creciendo, 
la disponibilidad de Nitrogeno se convierte cada vez en un factor .Iimitante 
mayor. Muchas funciones esenciales del cuerpo requieren mollkulas que con­
tienen nitrogeno', tales como protefnas, acidos nucleicos, vitamiflas, enzimas 
y hormonas. . . 
Aunque el nitrogeno (N2) forma hasta el 78 por dento de la atmosfera te­
rrestre por volumen,la mayor parte de las plantas y animales no 10 pueden 
usar en esta forma gaseosa. Afortunadamente, existe un cicio natural para con­
vertir y recircular nitrogeno en la forma y lugar correctos. EI nitrogeno ga­
seaso (N2} se convierte en sales s61idas de nitratos por la acci6n de bacterias, 
algas azules-verdosas, y los nodulos de dertas leguminosas. Estos·nitratos se 
disuelven fadlmente en el agua del suelo y son tomados porlas ralces de las 
plantas. Las 'plantas convierten los nitratos en grandes moleculas de protei­
nas que contienen nitrogeno y otras moleculas de nitr6geno organico que son 
necesarias para la vida. 
Cuando los animales se alimentan de plantas, algunas de estas mohkulas pro­
teinicas nitrogenadas se transfieren a estos animales y eventualmente a otros 
.' . 
Ans. Fac. Nal. Minas, Medell{n (Colombia), No. 60, 1985. 51 
http:petrol.eo
52 
animales que se alimentan de ellos. Cuando mueren las plantas y los animales, 
los descomponedores dividen las grandes molecu las nitrogenadas en amon {aco 
(NH 3) V sales solubles en agua que contienen iones deamonio {NH4j; Poste· 
riormente el NH3 y el NH4-tse convierten en nitritos (NO"2) solubes en agua 
por medio de la accion de las bacterias del suelo 0 se convierten en nitrogeno 
atmosferico, N2, u oxido nitroso (N20). Algunas plantas pueden absorber los 
ni.tritos y convertirlos en moleculas prote{nicas. Otro grupo de bacterias pue· 
de agregar un ox(geno a los nitritos para formar nitratos (N031, que pueden 
ser absorbidos por las plantas para reiniciar el cicio. Se pierde una pequena 
cantidad de nitrogeno del cicio cuando las sales solubles son lavadas del suelo 
y lIevadas a los rlOS y al fondo del oceano, 
A causa de que el nitrogeno es esencial para la fotos{ntesis, la cantidad de 
nitrogeno en el suelo, principalmente como N03 y NHt, puede regular el cre· 
cimiento de las cosechas, Durante la Primera Guerra Mundial el qu (mico, 
aleman Fritz Hober desarrollo el proceso industrial para obtener amon {aco 
partiendo del nitrogeno e hidrogeno gaseosos. EI amon(aco se puede conver­
tir en sales de amenia it usar como fertilizante artificial. Los nitratos se puc­
den obtener de minas y usarse en conjunto con los nitratos amoniacales como 
fertilizantes artificiales para suelos pobres en nitrogeno. 
Cicio del Fosforo Sedimentario. EI cicio del fosforo es un cicio sedimentario 
en el cual la corteza terrestre es el deposito principal. EI fosforo se recicla ni­
pidamente a traves de los organismbs vivientes, donde se utiliza como un im­
portante material genetico (DNA, RNA)y componente de membranas celu­
lares, huesos y dientes. Alguna roca de fosfatos (con iones de POr 1se di­
suelve en el agua del suelo. Las plantas pueden absorber los iones de fosfato 
y pasar el fosforo a los animales. Este retorna al suelo, rlOS y oceanos como 
residuos animales y productos de descomposicion. 
EI fosforo se recicla lentamente de la tierra al ocenao y de nuevo a la tierra. 
Los mayores depositos de fosforo son las rocas fosf6ricas de la corteza terres· 
tre; lentamente a traves de la accion del clima y la erosion el fosforo va a los 
rlOS y oceanos. La mayor parte de este fosforo forma depdsitos insolubles en 
el fondodel oceano cerca de las costas. Despues de millones de ailos de sedi· 
mentacion, estos depositos forman montanas por medio de procesos geologi· 
cos y el cicio puede empezar de nuevo. Desafortunadamente, alguna parte del 
fosforo escapa del. cicio y pasa a los sedimentos profundos del oceano, en un 
escape permanente para propositos pnlcticos. Debido a la lentitud de los pro· 
cesos geologicos, el fosforo va al oceano mucho mas rapido que su retorno a 
la tierra. Los peces y los pajaros que comen peces retornan una buena canti· 
dad de·fosforo a la tierra (unas 410.000 toneladas por ano), pero esta cantidad 
es muy pequeila comparada con la cantidad de f6sforo que se erosiona de la 
tierra al oceano cada ano. La tala de bosques y otras actividades de despeje 
del hombre aceleran estas perdidas naturales por erosion. 
EI fosforo,mas que cualquier otro elemento, se puede convertir en el factor 
limitante para el crecimientode las plantas en un buen numero de ecosiste· 
Ans, Foe. Nol. Minas, Medellin (Colombia), No. 60,1985, 
mas. EI mundo en sutotalidad no vera agotadas sus reservas de fosforo por ' 
mucho tiempo; pero habra escaseces locales (de hecho ya las hay) y la situa· 
cion sera peor si no se aprende a trabajar con este cicio antes. que ir contrael. . .. 
3.8 CAMBIOS EN LOS ECOSISTEMAS 
Un ecosistema se crea a traves de una serie de 'sucesiones ecologicas que'toman 
dtkadas 0 siglos; todo empieza cuando el musgo 0 ciertas hierbas se adhieren a 
un parche de la superficie terrestre. Estos pionerosreciben compafi(a y son 
reemplazados por otros para formar una nueva comunidad a medida que el 
ecosistema se madura. EJ reemplazo de la comunidad deorganismos por otra, 
hace que la nueva comunidad sea mas variada. Si este proceso no es interrum­
pido por el hombre 0 por desastres naturales el ecosistema alcanza ,una esta· 
bilidad mayor 10 cual recibeel nombre de ecosistema maduro, que es capaz. 
de recibir 0 tolerar un mayor numero de presiones ambientales sin sucumbir 
como Ie pasaria a un ecosistema inmaduro. 
La estabilidad de los ecosistemas se llama una estabilidad de quilibrio dina­
mico. Este concepto incluye la idea de retroalimentaci6n (feedback) vegeta­
tiva. Un termino mas reciente y formal esque los organismos vivos y los eco· 
sistemas son sistemas homeost,hicos (ciberneticos), son sistemas autorregula· 
dares. La retroalimentacion negativa hace que el sistema reaccione en sentido 
contrario a [os estlmulos externos, por el contrario la retroalimentacion posi­
tiva ayuda al cambio antes que oponerse. ' ' . 
EI organismo responde a las tensiones ambientales de diversas maneras; una 
de elias es la aclimatacion que es protectora, pero puede ser peligrosa. Muchos 
cambios en los niveles de contaminaci6n son graduales y se pueden "tolerar"; , 
pero con cada cambio el organismo se acerca al limite de tolerancia sin enviar 
senales de alarma, hasta que se cruza eillmite con efectos nocivos 0 aun fata· 
les. Este efecto limite (threshold effect) explica parcialmente la causa de tan· 
tos problemas ecologicos que se han estado incubando por muchos' afios: 
Ejemplos: envenenamiento de peces y aves con DDT (Miller, 1979),desequi· 
librios en el flujo de energ(a con los aviones supers6nicds, compuestos fluor­
carbonados, disrupcion de los ciclos de ox (geno (peces), nitr6geno y f6sforo 
(eutroficacion) . 
AI modificar los ecosistemas para el usa del hombre, 'este los simplifica: repre­
sas, cultivos, autopistas, oleoductos, proyectos de irrigaci6n, uso de insecti­
cidas hacen que los ecosistemas sean mas sencillos. La agricultura moderna 
mantiene los ecosistemas en etapas inmaduras de desarrollo donde [a produc- , 
tividad es mayor, pero a su vez son tambien mas.vulnerab[es. Se necesita en· 
tender mejor los ecosistemas: los tres hechos mayores de toda vida: interde­
pendencia, diversidad y IImites. No se debe 'evitar el cambio, ,sino reconocer 
que los cam bios introducidos por el hombre pueden tener consecuencias, im­
predecibles y de mucho alcance, y que hay I(mites que no pueden tolerar [os 
Ans. Fae. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No, 60,1985.. 53 
mas. EI mundo en sutotalidad no vera agotadas sus reservas de f6sforo por 
mucho tiempo; pero habra escaseces locales (de hecho ya las hay)'y lei situa­
:ion sera peor si no se aprende a trabajar con este cicio antes, que ir contra 
el. . ' 
3.8 CAMBioS EN LOS ECOSISTEMAS 
Un ecosistema se crea a traves de una serie de 'sucesiones ecol6gicas que'toman 
decadas 0 5iglos; todo empieza cuando el musgo 0 ciertas hierbas se adhieren a 
un parche de la 5uperficie terres,tre. Estos pioneros reciben compafHa y son 
reemplazados por otros para formar una nueva comu nidad a medida que el 
ecosistema se madura. EI reemplazo de la comunidad deorganismos porotra, 
hace que la nueva comunidad sea mas variada. Si este proceso no es interrum­
pido par el hombre 0 por desastres naturales el ecosistema alcanza ,una esta­
blHdad mayor 10 cual recibeel nombre de ecosistema madura, que es capaz. 
d~ r~cibir 0 tolerar un mayor numero de presiones ambientales sin sucumbir 
como Ie pasarfa a un ecosistema inmaduro. 
La estabilidad de los ecosistemas se llama una estabilidad de quilibrio dina­
mico. Este concepto incluye la idea de retroalimentaci6n (feedback) vegeta­
tiva. Un terminG mas reciente y, formal esque los organismos vivos y los eco­
sistemas son sistemas homeostaticos (ciberneticos), son sistemas autorregula­
dores. La retroalimentaci6n negativa hace que el sistema reaccione en sentido 
contrario a los estimulos externos, por el contrario la retroalimentaci6n posi· 
tiva ayuda al cambio antes que oponerse. ' . 
EI organismo responde a las tensiones ambientales de diversas maneras; una 
de elias es la aclimataci6n que es protectora, pero puede ser peligrosa. Muchos 
cambios en los niveles de contaminaci6n son graduales y se pueden "tolerar"; . 
pero con cada cambio el organismo se acerca al I (mite de tolerancia sin enviar 
sefiales de alarma, hasta que se cruza el,l (mite con efectos nocivos 0 aun fata­
les. Este efecto I (mite (threshold effect) explica parcialmente la causa de tan­
t05 problemas ecol6gicos que se han estado incubando por muchos' ail os. 
Ejemplos: envenenamiento de peces y aves con DDT (Mi lIer, 1979), desequ i­
librios en el flujo de energia con los aviones supersonico's, compuestos fluor­
carbonados, disrupci6n de los ciclos de ox {geno (pecesl. nitrogeno y' fosfora 
(eutroficaci6n). . 
AI modificar los ecosistemas para el uso del hombre, 'este los simplifica: repre­
sas, cultivos, autopistas, oleoductos, proyectos de irrigacion, uso de insecti­
cidas hacen que los ecosistemas sean mas sencillos. La agricultura moderna 
mantiene los ecosistemas en etapas inmaduras de desarrollo donde la produc­
tividad es mayor, pero a su vez son tam bien mas. vu Inerables. Se necesita en­
tender mejor los ecosistemas: los tres hechos mayores de toda vida: interde­
pendencia, diversidad y I imites. No se debe' evitar el cambio, ,sino reconocer 
que los cambios introducidos por el hombre pueden tener consecuencias im­
predecibles yde mucho alcance, y que hay I (mites que no pueden tolerar los 
Ans. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60,1985. 53 
ecosistemas. La ecologia es un Ilamado para tener sabiduria, cuidado y mori· 
geracion a medida que el hombre altera la ecosfera .. 
REFER ENCIAS BIBLIOGRAFICAS 
MI LLER. G.T. Living in the Enviroment, 2da. edicion, capltulos4, 5, 6, Wadsworth Pu· 
blishing Co., Belmont CA. 94002. 1979. . 
RICKLEFS, Robert E. Ecology, 2da. edicion, capitulos 40-43, Chi ron Press Incorporated. 
New York. 1979. 
SELLERS, William·D. Physical Climatology. The University of Chicago Press. Chicago USA. 
1965.272 p. 
STORER, J.H. The Web of Ufe: A First Book of Ecology. New American Library, New 
York. 10019. 1953. 
54 Ans. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60,1985. 
4. LOS- RECURSOS DE AGUAS 
4.1 IMPORTANCIA Y PROPIEDADES DEL AGUA. . 
EI agua as uno de los recursos vitales mas importantes. Disuelve y transporta 
. nutrientes desde el suelo hasta el cuerpo de las plantas y de los animales, di­
suelve y diluye muchos de los desechos humanos. Sirve como materia prima 
para la fotoslntesis, y es uno de los principales factores en la determinacion· 
de las zonas climaticas en el globo terrestre. Por tanto, toda la vida sobre la 
tierra depende del'agua. EI hombre puede vivir un mes sin alimento, pero sola­
mente unos pocos d(as sin agua. 
EI agua no solamente es vital, sino que reune unas propiedades flsicas dignas 
de mencionar. 
Punta de Ebullicion. EI agua tiene un alto punto de ebullicion, 10 cual per­
mite que permanezca I fquida a temperaturas normales forman do oceanos, la­
gos y rlos. 
Calor de Vaporizacion. EI agua tiene un calor de vaporizacion alto comparada 
can otros IIqu idos. Esto significa que necesita mucha energ(a para evaporarse, 
sien~o este un factor mayor para la distribucion del calor solar sobre el mun­
do. Una inmensa cantidad de energ(a almacenada en el agua del oceano evapo­
rada se desprende cuando el vapor de agua se condensa y cae a tierra como 
precipitacion. EI alto calor de vaporizacion del agua tambiE~n ayuda a regular 
la temperatura del cuerpo por eliminacion de grandes cantidades de calor al 
evaporar pequenas cantidades de agua, 
Capacidad calorica. EI agua sobrepasa a casi cualquier otra sustanda en su ca­
pacidad para almacenar calor, 10 que significa que el agua presenta un aumen­
to de temperatura muy bajo cuando se Ie anade una cantidad especificade 
calor. Esto implica que el agua se calienta y se enfria mas despacio que la ma­
yor parte de las otras sustancias. Esta propiedad del agua pr€wiene cambios 
climaticos extremos de temperatura, ayuda a proteger los organismos vivos 
contra los cambios abruptos de temperatura, y remueve efectivamente el calor 
de los procesos industriales y de las plantas generadoras de energia electrica. 
Ans. Fac. Nal. Minas, Medellin (Colombia), No. 60,1985. 55